JP3823436B2

JP3823436B2 - 投影光学系

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Publication number: JP3823436B2
Application number: JP10250497A
Authority: JP
Inventors: 慎太郎工藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-04-03
Filing date: 1997-04-03
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2017-04-03
Also published as: JPH10282411A; EP0869382B1; DE69824658T2; DE69824658D1; US6088171A; EP0869382A3; EP0869382A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は投影光学系に関し、特に半導体ウエハの投影露光に用いる縮小屈折投影光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では集積回路の高集積化に伴い、回路のパターンを露光転写する装置には高い解像力が要求されてきている。この解像力は露光波長に反比例するので、露光波長の短波長化が進められており、最近ではＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）などが露光光源として注目されている。しかしこれらの紫外域レーザーの発振波長域では、透過率の制約などから使用できるガラス材が限られてくる。また、ＡｒＦレーザーの発振波長域では、ＫｒＦレーザーの発振波長域に比べてガラス材の屈折率の分散が大きいので、色収差による結像性能の低下が無視できない。この問題ヘの対策としては、単色光源とみなせる程度までレーザーのスペクトル幅の狭帯域化を進める方法や、投影光学系に色収差補正を施す方法などが考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、投影光学系に色収差補正を施す方法に関して、光源レーザーの広いスペクトル幅をカバーする完全な色収差補正を行うためには、これらの波長域で使用できるガラス材であるホタル石と石英との屈折率の分散の差がとても小さいので、大きな正のパワーのホタル石レンズと大きな負のパワーの石英レンズを組み合わせなくてはならない。この完全色収差補正のための制約は、他の単色諸収差の補正との両立を極めて困難なものとし、投影レンズの結像性能の向上に対して大きな障害となる。また、各レンズエレメントの偏心精度等も厳しくなり、製造上の困難さも増すこととなる。
本発明は、前記２つの対策の中間的方法として、部分的な色収差補正を施し、他の単色諸収差の補正との両立を図った投影光学系を提供することを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明による投影光学系は、少なくともホタル石と石英の２種類のガラス材を使用し、物体側より順に、正のパワーを持つ第１レンズ群Ｇ₁と、負のパワーを待つ第２レンズ群Ｇ₂と、正のパワーを持ち最も像側に配置された第３レンズ群Ｇ₃とを含む構成をとり、以下の条件を満足するように構成した。
｜Ｌ／ｆ｜＜２
０．７≦ｆ₃／ｆ_3C≦２．８
０．０７≦ｆ₃／Ｌ≦０．０９１５
但し、Ｌ：物体面から像面までの距離
ｆ：全系の焦点距離
ｆ₃：前記第３レンズ群Ｇ₃の焦点距離
ｆ_3C：前記第３レンズ群Ｇ₃に含まれるホタル石レンズエレメントのみ
による合成焦点距離である。
【０００５】
色収差補正と単色諸収差補正との両立を達成するためには、投影光学系は先ず単色諸収差が十分に補正されていなければならない。そのために本発明による投影光学系は、物体側より順に正のパワーの第１レンズ群Ｇ₁、負のパワーの第２レンズ群Ｇ₂、正のパワーの第３レンズ群Ｇ₃を有するように構成される。正・負・正のパワー配置によって、物体側・像側の両側テレセントリック光学系を構成すると同時に、広範囲露光領域での高解像を達成するための“像面の平坦性”に深く係るぺッツバール和を効率よく補正することができる。両側テレセントリック光学系にする理由は、露光時の光軸方向の誤差や、像面に置かれるシリコンウエハや物体面であるレチクルのたわみなどによる倍率変動の影響を受けにくいので、この種の用途に適した光学系だからである。
上記（１）式はテレセントリック性を保つための条件式であり、（１）式の上限を越えると、良好なテレセントリック性を保つことが困難となり、ピント誤差に対する影響が過大となるから好ましくない。
【０００６】
そして単色諸収差補正に適したパワー配置の構成を取った上で、色収差を効率よく補正するためには、上記（２）式を満足するようにホタル石レンズエレメントを配置するのがよい。焦点距離の逆数はパワーであるから、（２）式は第３レンズ群Ｇ₃のパワーに対する第３レンズ群Ｇ₃内のホタル石レンズエレメントのみによる合成パワーの比率の適正な範囲を規定している。
【０００７】
ここで色収差補正のために、ホタル石レンズエレメントのパワーに関して第３レンズ群Ｇ₃に着目して規定する理由を、下記の（Ａ）式に示す軸上色収差の収差係数ＡＸ_iを用いて説明する。
但し、Ｑ_i：第ｉ面でのアッベの不変量
ｈ_i：第ｉ面での近軸光線高
ｎ_i：第ｉ面の後に続く媒質の色収差に対して基準とする波長での屈折率
δｎ_i：第ｉ面の後に続く媒質の短波長側端の屈折率と長波長側端の屈折率の差、すなわち分散
である。
【０００８】
色収差の収差係数は、光学系の各面での色収差の発生と補正の構造を把握する手段としてよく用いられており、（Ａ）式からも軸上色収差ヘの各面の寄与がそのガラス材の分散に比例し、その近軸光線高の２乗に比例していることがわかる。よって効率よく色収差を補正するためには、先ず色収差の発生そのものを抑えるべく、近軸光線高の高いところに配置されている正のパワーのレンズエレメントを低分散側のホタル石で構成するのが良い。
ここで縮小投影光学系では、像側のＮＡの方が大きくなるので、構成上、近軸光線高は物体側の第１レンズ群Ｇ₁に比べて像側の第３レンズ群Ｇ₃の方でより高くなる。よって本発明では効率よく色収差補正を達成するために、第３レンズ群Ｇ₃のホタル石レンズエレメントのパワー比率に着目することとしたのである。
【０００９】
（２）式において、その上限は１より大きくなっているが、（２）式のパラメータの値が１よりも大きい場合には、ホタル石レンズエレメントの合成パワーが第３レンズ群Ｇ₃のパワーより強くなっていることを意味し、すなわち第３レンズ群Ｇ₃内に、ある程度の負のパワーを持つ石英レンズエレメントを有することを意味している。
負のパワーの第２レンズ群Ｇ₂は、ペッツバール和の補正に都合が良いように近軸光線高が低くなる構成になっているので、第２レンズ群Ｇ₂に含まれる負のパワーの石英レンズエレメントによる色収差補正の寄与は低くなってしまう。そこでここでも近軸光線高の高さを利用して、第３レンズ群Ｇ₃内に色収差発生を抑える正のパワーのホタル石レンズエレメントを配置するのと同時に、負のパワーの石英レンズエレメントを配置して効率よく色収差を補正するようにしている。
【００１０】
しかし、（２）式の上限を越える程にホタル石の正のパワーを強くしすぎてしまうと、対応する負のパワーの石英レンズエレメントも同時に強くなってしまい、互いの強い曲率の屈折面の作用により高次の球面収差やコマ収差の発生が顕著になってしまう。よって単色諸収差の補正が困難となってしまう。
一方、（２）式の下限を越えてホタル石レンズエレメントの正のパワーが小さくなってしまうと、その分、正のパワーの石英レンズエレメントによる色収差の発生が目立ってくるのと同時に、負のパワーの石英レンズエレメントによる色収差補正の効きも不十分となり、色収差が補正不足となってしまう。
よって第３レンズ群内のホタル石の合成パワーは、（２）式で示した範囲内にあることが好ましい。
【００１１】
なお、（２）式で扱う第３レンズ群に含まれるホタル石レンズエレメントのみの合成焦点距離ｆ_3Cは、具体的には下記の（Ｂ）式によって定義される。
但し、ｈ_3max：第３レンズ群Ｇ₃における近軸光線高の最大値
ｆ_k：各レンズエレメントの焦点距離
ｈ_k：各レンズエレメントの前面と後面での近軸光線高の平均値
Σ_3C：第３レンズ群Ｇ₃に含まれる全てのホタル石レンズエレメントについての和
である。
【００１２】
本発明による投影光学系では、各レンズエレメント間の近軸光線高の差は小さくはないので、薄肉レンズ密着系とみなすことができない。よってホタル石の各レンズエレメントのパワー（各レンズエレメントの焦点距離の逆数１／ｆ_k）を単に足し合せただけでは、ホタル石レンズエレメントの合成パワーを表すことができない。そこで合成パワーを表わすためには（Ｂ）式のように、各レンズエレメントでの近軸光線高ｈ_kの第３レンズ群Ｇ３内における比率によって重み付けをした上で、そのパワーの和をとらなければならない。
【００１３】
次に、（２）式を満足するように第３レンズ群Ｇ₃のホタル石レンズエレメントの合成パワーを構成する上で、さらには下記の（３）式を満足することが好ましい。
０．８≦ｈ_3Cmax／ｈ_3max ‥‥（３）
但し、ｈ_3Cmax：第３レンズ群Ｇ₃に含まれる全てのホタル石レンズエレメントにおける近軸光線高の最大値
である。
【００１４】
ホタル石は石英よりも屈折率が低いので、同じパワーのレンズを構成するためには石英の場合よりも強い曲率が必要となり、その分収差の発生も大きくなってしまう。そこで（３）式を満足するように近軸光線高の高いところにホタル石のレンズエレメントを配置することで、（Ｂ）式からもわかるように重み付けの係数ｈ_k／ｈ_3maxが大きくなるので、その分、パワー１／ｆ_kを小さくして曲率をゆるく構成することができる。すなわち（３）式が規定する配置をとることで、先述の効率よい色収差発生の抑制のみならず、単色収差発生の抑制効果をも得ることができる。
但し、（３）式の下限を越えるほどホタル石レンズエレメントの近軸光線高の最高値ｈ_3Cmaxが低くなってしまうと、色収差を補正したときに球面収差やコマ収差等の単色収差の高次成分の良好な補正が困難となり、すなわち、単色諸収差補正と色収差補正の両立が困難になってしまう。
【００１５】
同様に、本発明においては下記の（４）式を満足することが好ましい。
０．８≦ｈ_3Qmax／ｈ_3max ‥‥（４）
但し、ｈ_3Qmax：第３レンズ群Ｇ₃に含まれる全ての石英レンズエレメントにおける近軸光線高の最大値
である。
上記（４）式を満足することによっても、第３レンズ群Ｇ₃における近軸光線高の最大値ｈ_3maxは相対的に小さくなり、（Ｂ）式の重み付けの係数ｈ_k／ｈ_3maxが大きくなるので、その分、ホタル石レンズエレメントのパワー１／ｆ_kを小さくして曲率をゆるく構成することができる。
但し、（４）式の下限を越えるほど石英レンズエレメントの近軸光線高の最高値ｈ_3Qmaxが低くなってしまうと、色収差を補正したときに球面収差やコマ収差等の単色収差の高次成分の良好な補正が困難となり、すなわち、単色諸収差補正と色収差補正の両立が困難になってしまう。
【００１６】
また縮小投影倍率を持つ投影光学系では、先述のとおり第１レンズ群Ｇ₁、第２レンズ群Ｇ₂に比べて、第３レンズ群Ｇ₃での近軸光線高が高くなる構成となっている。よって第３レンズ群Ｇ₃のパワーは、他のレンズ群に比べて球面収差やコマ収差の高次成分の発生に関係が深い。そこで第３レンズ群Ｇ₃は、そのパワーに関して下記の条件を満足することが好ましい。
０．０７≦ｆ₃／Ｌ≦０．１５ ‥‥（５）
（５）式の下限を越えて第３レンズ群Ｇ₃の正のパワーが強くなりすぎると、第３レンズ群Ｇ₃での高次の球面収差やコマ収差の発生が大きくなり、他のレンズ群での補正が困難となる。
逆に（５）式の上限を越えて第３レンズ群Ｇ₃のパワーが弱くなりすぎると、球面収差やコマ収差の補正に関しては好都合だが、第２レンズ群Ｇ₂での負のパワーを強くすることができず、ぺッツバール和を十分に補正することが困難となる。
【００１７】
また本発明においては、次式を満足するように構成して、高次の球面収差やコマ収差の発生を良好に抑えることが好ましい。
０．１５≦ｆ_3Cmax／Ｌ≦１ ‥‥（６）
但し、ｆ_3Cmax：第３レンズ群Ｇ₃に含まれる正のパワーのホタル石レンズエレメントのうちの近軸光線高が最も高いところに配置されたエレメントの焦点距離
である。
（６）式の下限を越える程に近軸光線高が高いところに配置されたホタル石レンズエレメントのパワーが強くなってしまうと、球面収差の高次成分の発生が大きくなりすぎてしまい、良好な球面収差の補正の障害となる。
一方、（６）式の上限を越える程に近軸光線高が高いところに配置されたホタル石レンズエレメントのパワーが弱くなってしまうと、色収差の補正のため他の近軸光線高の低いところに配置されたホタル石レンズエレメントのパワーが強くなりすぎてコマ収差の高次成分の発生が大きくなってしまい、良好なコマ収差の補正が困難になる。
【００１８】
また近軸光線高が高いところに配置される負のパワーの石英レンズエレメントは、色収差補正上重要な存在であるが、そのパワーをある範囲内に収めるようにしないと単色収差補正との両立が困難となってしまう。したがって本発明においては、次式を満足することが好ましい。
０．２≦｜ｆ_3Qmax／Ｌ｜≦１ ‥‥（７）
但し、ｆ_3Qmax：第３レンズ群Ｇ₃に含まれる負のパワーの石英レンズエレメントのうちの近軸光線高が最も高いところに配置されたエレメントの焦点距離
である。
（７）式の下限を越える程に近軸光線高が高いところに配置された負のパワーの石英レンズエレメントのパワーを強くしてしまうと、色収差補正の観点では都合がよいが、球面収差の高次成分が補正過剰となってしまい、結局結像性能を悪化させてしまう。
一方、（７）式の上限を越える程に近軸光線高が高いところに配置された負のパワーの石英レンズエレメントのパワーが弱くなってしまうと、高次の球面収差が補正不足になると同時に色収差の補正も困難となる。
【００１９】
また少ない枚数のホタル石レンズエレメントで単色収差補正と色収差補正の両立を図る場合には、できるだけ各ホタル石レンズエレメントの曲率をゆるく、すなわちパワーを小さくして単色収差の発生を抑えながら、各ホタル石レンズエレメントの近軸光線高の平均値ｈ_C3aveを高くするように構成して、色収差補正の効率を極力上げる必要がある。したがって少ない枚数のホタル石レンズエレメントで色収差補正を行う場合には、特に下記の（８）式を満足することが好ましい。
０．８≦ｈ_3Cave／ｈ_3max ‥‥（８）
但し、ｈ_3Cave：第３レンズ群Ｇ₃に含まれる全てのホタル石レンズエレメントにおける近軸光線高の平均値
である。
（８）式の下限を越える程にホタル石レンズエレメントの平均近軸光線高ｈ_C3aveが低くなってしまうと、ホタル石レンズエレメントによる色収差の発生抑制効果の効率が著しく下がってしまうので、無理に色収差を補正したときに球面収差やコマ収差の補正が困難となる。よって色収差補正と単色諸収差補正との両立が困難となる。
【００２０】
また広い波長幅の色収差を補正するためには、第１レンズ群Ｇ₁にもホタル石レンズエレメントを使用する必要が生じるが、このときには前記（１）式を満足した上で、さらに下記の（９）式を満足するのが好ましい。
０．７≦ｆ₁／ｆ_1C≦２．５ ‥‥（９）
但し、ｆ₁：第１レンズ群Ｇ₁の焦点距離
ｆ_1C：第１レンズ群Ｇ₁に含まれるホタル石レンズエレメントのみによる合成焦点距離
であり、且つ、
ｈ_1max：第１レンズ群Ｇ₁における近軸光線高の最大値
Σ_1C：第１レンズ群Ｇ₁に含まれる全てのホタル石レンズエレメントについての和
である。
【００２１】
（９）式の上限を越える程に第１レンズ群Ｇ₁に含まれるホタル石の正のパワーを強くしすぎてしまうと、コマ収差や像面湾曲の高次成分の発生が大きくなってしまい、色収差の補正と単色諸収差の補正との両立が困難となってしまう。
一方、（９）式の下限を越える程に第１レンズ群Ｇ₁に含まれるホタル石レンズエレメントの正のパワーが小さくなってしまうと、その分、第１レンズ群Ｇ₁の正のパワーの石英レンズエレメントによって発生する色収差を補正しきれなくなってしまい、広い波長範囲に対する色収差を良好に補正できなくなってしまう。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明する。以下の各実施例は、本発明による投影光学系を露光装置に応用したものである。
まず露光装置の全体構成を図１によって説明する。投影光学系ＰＬの物体面には、所定の回路パターンが形成された投影原版としてのレチクルＲ（第１物体）が配置されており、投影光学系ＰＬの像面には、基板としてのウエハＷ（第２物体）が配置されている。レチクルＲはレチクルステージＲＳに保持され、ウエハＷはウエハステージＷＳに保持されている。
レチクルＲの上方には、ケーラー照明法によってレチクルＲを均一に照明する照明光学装置ＩＳが配置されており、また投影光学系ＰＬは物体側にテレセントリックに構成されている。したがって投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置には、照明光学装置ＩＳ中の光源の像が形成される。そしてレチクルＲのパターン像が、投影光学系ＰＬによりウエハＷ上に露光（転写）される。
【００２３】
図２、図５、図８及び図１１は、本発明による投影光学系の第１〜第４実施例のレンズ構成図を示している。各図に示す如く、各実施例の投影光学系は、第１物体としてのレチクルＲ側より順に、正のパワーの第１レンズ群Ｇ₁と、負のパワーの第２レンズ群Ｇ₂と、正のパワーの第３レンズ群Ｇ₃とを有し、物体側（レチクルＲ側）及び像側（ウエハＷ側）においてほぼテレセントリックとなっている。
いずれの実施例も、照明光学装置ＩＳ内部に配置される光源として、１９３．４ｎｍの露光中心波長λを持つ光を供給するエキシマレーザを使用している。
【００２４】
図２に示す第１実施例の屈折投影光学系は、像側のＮＡが０．６、投影倍率βが１／４、像側での露光領域の直径が３０．６であり、±１ｐｍの波長幅を考慮して色収差を補正している。第１レンズ群Ｇ₁は１４枚のレンズエレメントＬ₁₁〜Ｌ₁₁₄からなり、これらのレンズエレメントはすべて石英製である。第２レンズ群Ｇ₂は４枚のレンズエレメントＬ₂₁〜Ｌ₂₄からなり、これらのレンズエレメントもすべて石英製である。第３レンズ群Ｇ₃は１１枚のレンズエレメントＬ₃₁〜Ｌ₃₁₁からなり、これらのレンズエレメントのうち６枚がホタル石製であり、残りの５枚が石英製である。
【００２５】
図５に示す第２実施例の屈折投影光学系も、像側のＮＡが０．６、投影倍率βが１／４、像側での露光領域の直径が３０．６であり、±１ｐｍの波長幅を考慮して色収差を補正している。第１レンズ群Ｇ₁は１４枚のレンズエレメントＬ₁₁〜Ｌ₁₁₄からなり、これらのレンズエレメントはすべて石英製である。第２レンズ群Ｇ₂は４枚のレンズエレメントＬ₂₁〜Ｌ₂₄からなり、これらのレンズエレメントもすべて石英製である。第３レンズ群Ｇ₃は１１枚のレンズエレメントＬ₃₁〜Ｌ₃₁₁からなり、これらのレンズエレメントのうちわずか３枚Ｌ₃₁、Ｌ₃₃、Ｌ₃₈のみがホタル石製であり、残りの８枚が石英製である。したがって前記（８）式の条件を満たすべき必要性が高い。
【００２６】
図８に示す第３実施例の屈折投影光学系は、像側のＮＡが０．６、投影倍率βが１／４、像側での露光領域の直径が２６．８であり、±１ｐｍの波長幅を考慮して色収差を補正している。第１レンズ群Ｇ₁は１５枚のレンズエレメントＬ₁₁〜Ｌ₁₁₅からなり、これらのレンズエレメントのうち最後の２枚Ｌ₁₁₄、Ｌ₁₁₅がホタル石製であり、残りの１３枚が石英製である。第２レンズ群Ｇ₂は４枚のレンズエレメントＬ₂₁〜Ｌ₂₄からなり、これらのレンズエレメントはすべて石英製である。第３レンズ群Ｇ₃は１０枚のレンズエレメントＬ₃₁〜Ｌ₃₁₀からなり、これらのレンズエレメントのうち５枚がホタル石製であり、残りの５枚が石英製である。
すなわち本実施例では、第１レンズ群Ｇ₁にもホタル石レンズエレメントを配置している点で、第１、第２実施例と特に異なっている。
また上記第１、第２、第３実施例では、第３レンズ群Ｇ₃における近軸光線高の高いところに、両凸形状のホタル石レンズエレメントＬ₃₃と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の石英レンズエレメントＬ₃₄とを隣接して配置することにより、色収差の補正とコマ収差の補正との両立を図っている。
【００２７】
図１１に示す第４実施例の屈折投影光学系は、像側のＮＡが０．６、投影倍率βが１／４、像側での露光領域の直径が３０．６であり、この実施例では±１００ｐｍの波長幅を考慮して色収差を補正している。第１レンズ群Ｇ₁は１４枚のレンズエレメントＬ₁₁〜Ｌ₁₁₄からなり、これらのレンズエレメントのうち最後の４枚Ｌ₁₁₁〜Ｌ₁₁₄がホタル石製であり、残りの１０枚が石英製である。第２レンズ群Ｇ₂は７枚のレンズエレメントＬ₂₁〜Ｌ₂₇からなり、これらのレンズエレメントのうち２枚Ｌ₂₂、Ｌ₂₅がホタル石製であり、残りの５枚が石英製である。第３レンズ群Ｇ₃は１５枚のレンズエレメントＬ₃₁〜Ｌ₃₁₅からなり、これらのレンズエレメントのうち１０枚がホタル石製であり、残りの５枚が石英製である。本実施例は、±１００ｐｍの波長幅を考慮して色収差を補正しており、±１００ｐｍの範囲に対する分散は、±１ｐｍの範囲の分散に対して約１００倍大きくなる。そこで第１レンズ群Ｇ₁にもホタル石レンズエレメントを配置するほか、更に第２レンズ群Ｇ₂にもホタル石レンズエレメントを配置している。
また本実施例では、第３レンズ群Ｇ₃における近軸光線高の高いところに、両凸形状のホタル石レンズエレメントＬ₃₃と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の石英レンズエレメントＬ₃₄とを隣接して配置するほか、更に、両凸形状のホタル石レンズエレメントＬ₃₅、Ｌ₃₇の間に、両凹形状の石英レンズエレメントＬ₃₆を挟んで配置することにより、色収差の補正とコマ収差の補正との両立を図っている。
【００２８】
以下の表１〜表４に、それぞれ第１〜第４実施例の諸元の値を掲げる。各表中、第１欄の数字は物体側（レチクル側）からの各レンズ面の番号、第２欄ｒは各レンズ面の曲率半径、第３欄ｄは各レンズ面の間隔、第４欄は各レンズの材質、第５欄は各レンズのエレメント番号を表す。露光波長１９３．４ｎｍに対する石英（ＳｉＯ₂）とホタル石（ＣａＦ₂）の屈折率ｎは、
ＳｉＯ₂：ｎ＝１．５６０１９
ＣａＦ₂：ｎ＝１．５０１３８
である。また石英（ＳｉＯ₂）とホタル石（ＣａＦ₂）について、露光波長１９３．４ｎｍを中心とした波長幅±１ｐｍでの分散値
ν（±１ｐｍ）＝（ｎ−１）／δｎ（±１ｐｍ）
と、±１００ｐｍでの分散値
ν（±１００ｐｍ）＝（ｎ−１）／δｎ（±１００ｐｍ）
は、
である。
また以下の表５に、各実施例について、各条件式（１）〜（９）中のパラメータの値を掲げる。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】
【表５】
【００３４】
図３に第１実施例の球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示し、図４に第１実施例の横収差を示す。同様に、図６と図７に第２実施例の諸収差を示し、図９と図１０に第３実施例の諸収差を示し、図１２と図１３に第４実施例の諸収差を示す。非点収差図中、Ｍはメリジオナル像面を表し、Ｓはサジタル像面を表す。また各収差図中、Ｙは像高を示す。
各収差図より明らかなように、各実施例とも、所要のレンズ構成を取り、且つ各条件式（１）〜（９）を満たすことにより、良好な結像性能を有することが分かる。
なお、以上の各実施例では、１９３．４ｎｍの光を供給するエキシマレーザを露光光源として用いた例を示したが、本発明はこれらの光源に限られることなく、２４８．４ｎｍの光を供給するエキシマレーザ等の極紫外光源や、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）の光を供給する水銀アークランプ、さらにはそれ以外の紫外領域の光を供給する光源を用いたものにも応用し得る。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明により、色収差補正と他の単色諸収差の補正との両立を図った投影光学系が得られるから、露光用レーザー光源のスペクトル幅に余裕を持たせることができ、したがってスループットの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による投影光学系を適用する露光装置を示す概略図である。
【図２】第１実施例のレンズ構成図である。
【図３】第１実施例の球面収差、非点収差、及び歪曲収差図である。
【図４】第１実施例の横収差図である。
【図５】第２実施例のレンズ構成図である。
【図６】第２実施例の球面収差、非点収差、及び歪曲収差図である。
【図７】第２実施例の横収差図である。
【図８】第３実施例のレンズ構成図である。
【図９】第３実施例の球面収差、非点収差、及び歪曲収差図である。
【図１０】第３実施例の横収差図である。
【図１１】第４実施例のレンズ構成図である。
【図１２】第４実施例の球面収差、非点収差、及び歪曲収差図である。
【図１３】第４実施例の横収差図である。
【符号の説明】
ＰＬ…投影光学系ＩＳ…照明光学装置
Ｒ…レチクルＲＳ…レチクルステージ
Ｗ…ウエハＷＳ…ウエハステージ
ＡＳ…開口絞り
Ｇ₁〜Ｇ₃…レンズ群Ｌ₁₁〜Ｌ₃₁₅…レンズエレメント

Claims

少なくともホタル石と石英の２種類のガラス材を使用し、物体側より順に、正のパワーを持つ第１レンズ群Ｇ₁と、負のパワーを待つ第２レンズ群Ｇ₂と、正のパワーを持ち最も像側に配置された第３レンズ群Ｇ₃とを含む構成をとり、以下の条件を満足することを特徴とする投影光学系。
｜Ｌ／ｆ｜＜２
０．７≦ｆ₃／ｆ_3C≦２．８
０．０７≦ｆ₃／Ｌ≦０．０９１５
但し、Ｌ：物体面から像面までの距離
ｆ：全系の焦点距離
ｆ₃：前記第３レンズ群Ｇ₃の焦点距離
ｆ_3C：前記第３レンズ群Ｇ₃に含まれるホタル石レンズエレメントのみ
による合成焦点距離
であり、且つ、
ｈ_3max：前記第３レンズ群Ｇ₃における近軸光線高の最大値
ｆ_k：各レンズエレメントの焦点距離
ｈ_k：各レンズエレメントの前面と後面での近軸光線高の平均値
Σ_3C：前記第３レンズ群Ｇ₃に含まれる全てのホタル石レンズエレメントについての和である。
以下の条件を満足する請求項１記載の投影光学系。
０．８≦ｈ_3Cmax／ｈ_3max ‥‥（３）
但し、ｈ_3Cmax：前記第３レンズ群Ｇ₃に含まれる全てのホタル石レンズエレメントにおける近軸光線高の最大値である。
以下の条件を満足する請求項１又は２記載の投影光学系。
０．８≦ｈ_3Qmax／ｈ_3max ‥‥（４）
但し、ｈ_3Qmax：前記第３レンズ群Ｇ₃に含まれる全ての石英レンズエレメントにおける近軸光線高の最大値である。
以下の条件を満足する請求項１〜３のいずれか１項記載の投影光学系。
０．１５≦ｆ_3Cmax／Ｌ≦１ ‥‥（６）
但し、ｆ_3Cmax：前記第３レンズ群Ｇ₃に含まれる正のパワーのホタル石レンズエレメントのうちの近軸光線高が最も高いところに配置されたエレメントの焦点距離である。
以下の条件を満足する請求項１〜４のいずれか１項記載の投影光学系。
０．２≦｜ｆ_3Qmax／Ｌ｜≦１ ‥‥（７）
但し、ｆ_3Qmax：前記第３レンズ群Ｇ₃に含まれる負のパワーの石英レンズエレメントのうちの近軸光線高が最も高いところに配置されたエレメントの焦点距離である。
以下の条件を満足する請求項１〜５のいずれか１項記載の投影光学系。
０．８≦ｈ_3Cave／ｈ_3max ‥‥（８）
但し、ｈ_3Cave：前記第３レンズ群Ｇ₃に含まれる全てのホタル石レンズエレメントにおける近軸光線高の平均値である。
前記第１レンズ群Ｇ₁にホタル石レンズエレメントを含み、以下の条件を満足する請求項１〜６のいずれか１項記載の投影光学系。
０．７≦ｆ₁／ｆ_1C≦２．５ ‥‥（９）
但し、ｆ₁：前記第１レンズ群Ｇ₁の焦点距離
ｆ_1C：前記第１レンズ群Ｇ₁に含まれるホタル石レンズエレメントのみによる合成焦点距離であり、且つ、
ｈ_1max：前記第１レンズ群Ｇ₁における近軸光線高の最大値
Σ_1C：前記第１レンズ群Ｇ₁に含まれる全てのホタル石レンズエレメントについての和である。
投影原版の像を基板上に投影露光する投影露光装置において、
前記投影原版を照明する照明光学装置と、
請求項１〜７のいずれか１項記載の投影光学系とを備えることを特徴とする投影露光装置。
集積回路の製造方法において、
請求項８記載の投影露光装置を用いて回路パターンを露光転写する工程を備えていることを特徴とする方法。